Báo cáo thực tập
mục lục
Trang
I . Các khái niệm cơ bản
I.1. LSPT của mạng.
I.2. Các yếu tố của mạng máy tính.
I.2.1. Định nghĩa mạng máy tính.
I.2.2. Đờng truyền vật lý.
I.2.3. Kiến trúc mạng.
I.3. Phân loại mạng máy tính.
I.3.1. phân loại theo khoảng cách địa lý.
I.3.2. Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch .
I.3.3. Phân loại theo kiến trúc mạng.
I.4. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI
I.4.1. Kiến trúc phân tầng
I.4.2. Mô hình OSI
I.4.3. phơng thức hoạt động của các tầng.
I.4.4. Các tổ chức thực hiện việc chuẩn hoá
I.5. Hệ điều hành mạng
I.6. Kết nối các mạng máy tính
I.6.1. Các quan điểm
I.6. 2. Giao diện kết nối
I. II. Mạng cục bộ ( hay mạng lan )
II.1. Các đặc trng của mạng LAN
II.2. Các tham số chính để thiết kế mạng LAN
II.2.1. Cấu hình mạng (Topology)
II.2.1.1. Mạng dạng sao (star)
II.2.1.2. Mạng dạng vòng (ring)
II.2.1.3. Mạng dạng xa lộ (Bus)
II.2.2. Đờng truyền vật lý
II.2.3. Các phơng pháp truy nhập đờng truyền vật lý
II.2.3.1. Phơng pháp truy nhập nhẫu nhiên
II.2.3.2. Các phơng pháp truy nhập có điều khiển
II.3. Chuẩn hoá mạng cục bộ
II.3.1. Các chuẩn hoá IEEE 802.x và ISO 8802.x
II.3.2. Các chuẩn khác
II.3.2.1. FDDI và CDDI
II.3.2.2. MAP và TOP
II.3.2.3. Apple Talk
II.3.2.4. Mạng cục bộ ảo
1
Báo cáo thực tập
I. Các khái niệm cơ bản
I.1. LSPT của mạng
Từ những năm 60 đã xuất hiện những mạng xử lý trong đó các trạm cuối
(terminal) thụ động đợc nối vào một máy xử lý trung tâm. Máy xử lý trung tâm làm
tất cả mọi việc. . .
máy trung tâm
bộ tiền xử lý bộ tập trung
hoặc dồn kênh
bộ tập trung
nối
theo
vòng
Hình 1- 1: Mạng xử lý với bộ tiền xử lý
Từ đầu năm 70, các máy tính đã đợc nối với nhau trực tiếp để tạo thành một
mạng máy tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng cờng độ tin cậy
Cũng từ những năm 70, bắt đầu xuất hiện khái niện mạng truyền thông
(communication network), trong đó thành phần chính là nút mạng, gọi là các bộ
chuyển mạch (switching unit) dùng để hớng thông tin tới đích.
Các nút mạng đợc nối với nhau bằng đờng truyền (transmission line) còn các
máy tính xử lý thông tin của ngời sử dụng (Host) hoặc các trạm cuối (Terminal) đợc
nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần có thể trao đổi thông tin qua mạng. Bản
thân các nút mạng thờng cũng là máy tính nên đồng thời đóng cả vai trò máy của
ngời sử dụng.
2
Báo cáo thực tập
Các máy tính đợc nối thành mạng máy tính nhằm đạt đợc các mục tiêu sau :
Làm cho các tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chơng trình, dữ liệu ...) trở nên
khả dụng đối với bất kỳ ngời sử dụng nào trên mạng.
Tăng độ tin cậy của hệ thống.
Những mục tiêu trên phải từ thập 80 thì việc nối kết mạng mới đợc thực hiện rộng
rãi
T
nút mạng
(switching unit)
nút mạng
truyền thông
H
T
H
Hình 1-2: Một mạng truyền thông
I.2. Các yếu tố của mạng máy tính.
I.2.1. Định nghĩa : Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính đợc nối với nhau
bởi các đờng truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.
I.2.2. Đờng truyền vật lý.
Đờng truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính. Các tín
hiệu điện tử biểu thị các giá trị dữ liệu dới dạng xung nhị phân (on-off). Các tín hiệu
truyền giữa máy tính là các sóng điện từ (EM) nào đó, trải từ các tần số radio tới
sóng cực ngắn (viba) và tia hồng ngoại.
Khi xem xét lựa chọn đờng truyền vật lý, ta cần chú ý tới đặc trng cơ bản là giải
thông (bandwidth), độ suy hao và độ nhiễu điện từ. Giải thông của một đờng truyền
chính là độ đo phạm vi tần số nó có thể đáp ứng đợc.
3
Báo cáo thực tập
Ví dụ : giải thông của đờng điện thoại là 400 4000 Hz, có thể là truyền các tín
hiệu với các tần số nằm trong phạm vi từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây. Tốc độ truyền
dữ liệu trên đờng truyền còn đợc gọi là thông lợng (throughput) của đờng truyền
thờng đợc tính bằng số lợng bit đợc truyền đi trong 1 giây (bps). Thông lợng còn đợc
đo bởi một đơn vị khác là baud.
Lu ý : giải thông của cáp truyền phụ thuộc vào độ dài cáp. Cáp ngắn có dải thông
lớn hơn cáp dài. Bởi vậy khi thiết kế cáp cho mạng phải chỉ rõ độ dài cáp tối đa, nếu
ngoài giới hạn đó thì chất lợng truyền tín hiệu không còn đảm bảo.
Độ suy hao là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đờng truyền. Cũng phụ thuộc vào
độ dài cáp. Còn độ nhiễu điện từ (EMI Electromagnetic Interference) gây ra bởi
tiếng ồn từ bên ngoài làm ảnh hởng đến tín hiệu trên đờng truyền.
Hiện nay cả 2 loại đờng truyền hữu tuyến (cable) và vô tuyến (wireless) đều đợc
sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính.
Đờng truyền hữu tuyến gồm có :
Cáp đồng trục (coaxial cable)
Cáp đôi xoắn (twisted pair cable), gồm có hai loại : có bọc kim (Shielded)
và không bọc kim (Unshielded)
Cáp sợi quang (fiber optic cable)
Đờng truyền vô tuyến gồm có :
Radio
Sóng cực ngắn (viba) (microwave)
Tia hồng ngoại (infrared
Ter Hertz
Giga Hertz
Mega Hertz
Kilo Hertz
Tia Gamma
ánh sáng nhìn
thấy đợc
Vi ba (sóng cực ngắn)
Sóng rađio
Các tần số âm thanh
~ 30Hz 20 Hz
Nguồn và điện thoại
Tia X
Tia cực tím
Tia hồng ngoại
Tần số cực cao (EHF)
Tần số siêu cao (SHF)
Tần số tối cao (UHF)
Tần số rất cao (VHF)
Tần số cao (HF)
Tần số trung bình (MF)
Tần số thấp (LF)
Tần số rất thấp (VLF)
Tần số tiếng nói (VF)
Tần số cực thấp (ELF)
Hình 1-3 : Phổ điện từ (EM spectrum)
4
Báo cáo thực tập
I.2.3. Kiến trúc mạng.
Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách nối các máy tính
với nhau và tập hợp các quy tắc, quy ớc mà tất cả các thực thể tham gia truyền
thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Cách nối các
máy tính đợc gọi là tình trạng (topolopy) của mạng. Còn tập hợp các quy tắc, quy -
ớc truyền thông thì đợc gọi là giao thức (protocol) của mạng.
Topo mạng :
Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là điểm - điểm (point - to point) và quảng bá
(broadcast hay point to - multipoint).
Theo kiểu điểm - điểm, các đờng truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút điều
có trách nhiễm tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích. Do cách thức làm
việc nh thế nên mạng kiểu này còn đợc gọi là mạng lu và chuyển tiếp (store
and forward).
Theo kiểu quảng bá, tất cả các nút phân chia theo một đờng truyền. Dữ liệu đợc gửi
đi từ một nút nào đó có thẻ đợc tiếp nhận bởi tất cả các nút còn lại, bởi vậy cần kiểm
tra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn cứ vào đó kiểm tra xem dữ liệu có phải
dành cho mình hay không?
star (hình sao) loop (chu trình) tree (cây)
complet (đầy đủ)
Hình 1-4 : Một số topo mạng kiểu điểm - điểm
5
Báo cáo thực tập
ring (vòng) bus (xa lộ) satellite (vệ tinh)
hoặc radio
Hình 1-5 : Một số topo mạng kiểu quảng bá.
Trong các topo dạng bus và vòng cần có một cơ chế trọng tài để giải quyết xung
đột khi nhiều nút muốn truyền tin cùng một lúc. Việc cấp phát đờng truyền có thể
là tĩnh hoặc động. Cấp phát tĩnh thờng dùng cơ chế quay vòng (round robin) để
phân chia đờng truyền theo các khoảng thời gian định trớc. Còn cấp phát động là
cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian chết của đờng truyền. trong topo dạng vệ
tinh (hoặc radio) mỗi nút cần có một anten để thu phát sóng.
Giao thức mạng :
Việc trao đổi thông tin, cho dù là đơn giản nhất, cũng điều phải tuân theo một quy
tắc nhất định. Việc truyền tín hiệu trên mạng cũng vậy, cần phải có những quy tắc,
quy ớc về nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu cho tới các thủ
tục gửi, nhận dữ liệu kiểm soát hiệu quả chất lợng truyền tin và xử lý các nỗi, sự cố.
Yêu cầu xử lý và trao đổi thông tin của ngời sử dụng càng cao thì các quy tắc càng
nhiều và phức tạp. Tập hợp tất cả những quy tắc, quy ớc đó gọi là giao thức
(protocol) của mạng.
I.3. Phân loại mạng máy tính
Có nhiều cách phân loại mạng máy tính tuỳ thuộc vào yếu tố đợc chọn để phân
loại nh khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch hay kiến trúc mạng...
I.3.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý.
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại thì ta có mạng cục
bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, và mạng toàn cầu.
6
Báo cáo thực tập
+ Mạng cục bộ (Local Asea Networks viết tắt là LAN) : là mạng đợc cài
trong phạm vi tơng đối nhỏ (<50 km) với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính
nút mạng chỉ trong vòng vài trục km trở lại.
+ Mạng đô thị (Metropolitan Area Network MAN) : phậm vi của mạng có thể
vợt qua biên giới quốc gia thậm chí cả lục địa.
+ Mạng toàn cầu (Global Area Network GAN) : phạm vi trải rộng khắp cả lục
địa trên trái đất.
I.3.2. Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch kênh.
Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch (switching) làm yếu tố chính để phân loại thì ta
có : mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch
gói.
+ Mạng chuyển mạch kênh (circuit switched networks) :
Trong trờng hợp này, khi có hai thực thể cần trao đổi thông với nhau thì giữa
chúng sẽ đợc thiết lập một kênh (circuit) cố định và đợc duy trì cho đến khi một
trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu đợc truyền theo một đờng cố định.
data 2
data 3
data 1 S 2 S 4
A S 1 S 6 B
S 3 S 5
Hình 1-6 : Mạng chuyển mạch kênh
Nhợc điểm của phơng thức chuyển mạch kênh :
- Phải tiêu tốn thời gian để thiết lập con đờng (kênh) cố định giữa hai thực tế
- Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả
hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể không đợc phép sử dụng
kênh truyền này.
+ Mạng chuyển mạch thông báo (message swched network) :
Message là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng có quy định trớc. Mỗi thông báo
điều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ rõ đích của thông báo. Căn cứ
vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo
đờng dẫn tới đích của nó. Nh vậy, mỗi nút cần phải lu trữ tạm thời để đọc thông
7
Báo cáo thực tập
tin điều khiển trên thông báo để sau đó chuyển thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều
kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể đợc gửi trên các con đờng khác
nhau.
Phơng pháp này có u điểm so với chuyển mạch kênh là :
Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền, đợc
phân chia giữa nhiều thực thể
Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch thông báo) cho tới khi kênh truyền rỗi
mới gửi thông báo đi, do đó giảm đợc tình trạng tắc nghẽn (congestion)
Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho các thông
báo.
Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ
quảng bá (broadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời có nhiêù đích.
Nhợc điểm của phơng pháp chuyển mạch thông báo là: không hạn chế kích thớc
của các thông báo, nên dẫn đến phí tổn lu trữ tạm thời cao và ảnh hởng đến thời gian
đáp (response time) và chất lợng truyền đi. Mạng này chỉ thích hợp với kiểu th điện
(electronic mail) hơn là các ứng dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất
định do lu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút
message 1
S2 S 3
A S 1 S 6 B
S 3 S 5
message
Hình 1-7 : Mạng chuyển mạch thông báo.
+ Mạng chuyển mạch gói (packet switched networks) :
Trong trờng hợp này, mỗi thông báo đợc chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các
gói tin (packet) có khuôn dạng quy định trớc. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin
điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (ngời gửi) và đích (ngời nhận) của gói tin. Các
gói tin có thể đợc gửi qua mạng bằng nhièu con đờng khác nhau.
So sánh giữa chuyển mạch thông báo và chuyển mạch gói :
Ta thấy các phơng pháp chuyển mạch thông báo và chuyển mạch gói là gần giống
nhau. Chỉ khác biệt là các gói tin đợc giới hạn kích thớc tối đa sao cho các nút mạng
8
Báo cáo thực tập
(nút chuyển mạch) có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lu
trữ tạm thời trên đĩa. Bởi thế mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng
nhanh hơn và hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo.
1
mesage S 2 S 4 1
2 4 3 1
4 3 2 1 4 2
A S 1 S 6 B
S 3 S 5
4 3
Hình 1-8 : Mạng chuyển mạch gói
Vấn đề khó khăn nhất của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại
thông báo ban đầu của ngời sử dụng, trong trờng hợp các gói tin đợc truyền theo
nhiều đờng khác nhau. Cần cài đặt các cơ chế đánh dấu gói tin và phục hồi các gói
tin bị thất lạc hoặc truyền bị nỗi.
Do có u điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyển mạch gói
đợc dùng phổ biến hơn mạng chuyển mạch thông báo
I.3.3. Phân loại theo kiến trúc mạng.
Ngời ta có thể phân loại mạng theo kiến trúc mạng (topo và giao thớc sử
dụng). Nh là SNA của IBM, mạng ISO (theo chuẩn quốc tế), hay mạng TCP/IP...
I.4. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI
I.4.1. Kiến trúc phân tầng.
Để giảm độ phức tạp của độ thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết các mạng máy tính
hiện có đều đợc phân tích theo thiết kế theo quan điểm phân tầng (layering). Mỗi hệ
thống thành phần của mạng đợc xem nh là một cấu trúc đa tầng.
Nguyên tắc của của kiến trúc mạng phân tầng là: Mỗi hệ thống trong một mạng
đều có cấu trúc tầng (số lợng tầng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau). Sau khi đã
xác định số lợng, chức năng của mỗi tầng thì tiếp theo ta phải định nghĩa đợc mối
quan hệ (giao diện) giữa 2 tầng kề nhau, mối quan hệ (giao diện) giữa hai tầng đồng
mức ở hai hệ thống nối kết nhau. Trong thực tế, dữ liệu không đợc truyền trực tiếp từ
tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ đối với tầng thấp
nhất trực tiếp sử dụng đờng truyền vật lý để truyền các sâu bit (0,1) từ hệ thống này
sang hệ thống khác).
9
Báo cáo thực tập
Hệ thống A Hệ thống B
Tầng N
Giao thức tầng N
Tầng N
.
.
.
.
.
.
Tầng i +1 Tầng i +1
Tầng i Tầng i
Tầng i-1 Tầng i -1
.
.
.
.
.
.
Tầng 1 Tầng 1
Đờng truyền vật lý
Hình 1-9 : Minh họa kiến trúc phân tầng tổng quát.
I.4.2. Mô hình OSI.
Trớc hết cần xây dựng đợc một khung chuẩn về kiến trúc mạng để dựa vào đó căn
cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm mạng, để tránh trờng hợp do sự không t-
ơng thích mạng.
Các nguyên tắc đã đợc tổ chức tiêu chuẩn háo quốc tế (ISO) đã lập ra vào năm
1977. Gồm các nguyên tắc sau :
P1 : Để đơn giản cần hạn chế số lợng các tầng.
P2 : Tạo ranh giới các tầng sao cho các tơng tác và mô tả các dịch vụ là tối thiểu.
P3 : Chia các tầng sao cho các chức năng là khác nhau tách biệt với nhau, các tầng
sử dụng các loại công nghệ khác nhau cũng đợc tách biệt.
P4 : Các chức năng giống nhau đợc đặt vào cùng một tầng.
P5 : Chọn danh giới các tầng theo kinh nghiệm đã đợc chứng tỏ là thành công.
P6 : Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hởng ít nhất
đến các tầng kề nó.
P7 : Tạo danh giới các tầng sao cho có thể chuẩn hoá giao diện tơng ứng.
P8 : Tạo một tầng khi dữ liệu đợc sử lý mộtcách khác biệt.
P9 : Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh h-
ởng đến các tầng khác.
10
Báo cáo thực tập
P10 : Mỗi tầng chỉ có các ranh giới (giao diện) với các tầng kề trên và dới nó.
P11 : Có thể chia một tầng thành các tầng con.
P12 : Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kề cận.
P13 : Cho phép huỷ bỏ các tầng con nếu không cần thiết.
Hệ thống mở A Hệ thống mở B
7 APPLICATION
Giao thức tầng 7
ứNG DụNG
7
6 PRENSENTATION
TRìNH DIễN
6
5 SESSION
PHIÊN
5
4 TRANSPORT
GIAO VậN
4
3 NETWORT
MạNG
3
2 DATA LINK
LIÊN KếT Dữ LIệU
2
1 PHYSICAL
VậT Lý
1
Hình 1-10 : Mô hình OSI 7 tầng
Bảng 1- 1: Chức năng các tầng trong mô hình OSI
TT Tầng Chức Năng
1
PHYSICAL
Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bit không có cấu
trúc qua đờng truyền vật lý, truy nhập các đờng truyền
vật lý nhờ các phơng tiện cơ, điện, hàm, thủ tục.
Cung cấp phơng tiện để truyền thông tin qua liên kết vật
lý để đẩm bảo tn cậy. Gửi các khối dữ liệu (frame) với
11
Báo cáo thực tập
2 DATA LINK các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát các
dữ liệu cần thiết
3 NETWORK
Thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với
công nghệ chuyển mạch thích hợp kiểm soát luồng và cắt
/ hợp dữ liệu nếu cần
4
transport
Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu mút (end to
end). Thực hiện cả việc cả việc kiểm soát lỗi, kiểm
soát luồng dữ liệu giữ hai đầu mút. Cũng có thể thực hiện
phép ghép kênh cắt/ hợp dữ liệu
5
session
Cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữa các ứng
dụng : thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên
truyền thông giữa các ứng dụng .
6
presentation
Chuyển đổi cú pháp dữ liệu của các ứng dụng trong môi
trờng OSI
7
application
Cung cấp phơng tiện để ngời sử dụng có thể truy nhập đ-
ợc vào môi trờng OSI
I.4.3. Các phơng thức họat động.
Mỗi tầng trong mô hình OSI có hai phơng thức họat động chính : phơng thức có
liên kết (connection oriented) và phơng thức không liên kết (connectionless).
Với phơng thức có liên kết, trớc khi truyền số liệu cần thiết lập một liên kết logic
giữa các thực thể đồng mức. Mỗi phơng thức không liên kết cần thiết lập liên kết
logic.
Vậy đối với phơng thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn
Thiết lập liên kết (logic) : hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống sẽ thơng lợng
với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn truyền dữ liệu.
Truyền dữ liệu : dữ liệu đợc truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý đi
kèm (kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu...) để tăng cờng độ tin
cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu.
Huỷ bỏ liên kết (logic) : giải phóng các tài nguyên hệ thốngđã đợc cấp phát
cho liên kết để dùng cho các liên kết khác.
Với phơng thức không liên kết chỉ có duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu.
So sánh hai phơng thức trên :
Ta thấy rằng phơng thức có liên kết cho phép truyền dữ liệu tin cậy. Nhng lại gặp
khó khăn trong việc cài đặt.
Ngợc lại phơng thức không liên kết cho phép các PDU có thể truyền đi theo nhiều
hớng khác nhau tới đích, thích nghi đợc sự thay đổi trạng thái của mạng, nhng lại
gặp khó khăn là khi tập hợp lại các PDU để truyền tới ngời sử dụng.
I.4.4. Các tổ chức thực hiện việc chuẩn hoá mạng máy tính
12